KR102620257B1 - 베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 구조면을 구비하는 상판; 상기 제1 구조면과 마주하는 제2 구조면을 구비하는 하판; 상기 제1 구조면 및 상기 제2 구조면 중 적어도 하나에 형성되고, 기상의 작동 유체가 열 에너지에 의해 증발부로부터 응축부로 유동하는 통로를 형성하는 기상 채널; 및 상기 제1 구조면 및 상기 제2 구조면 중 적어도 하나 또는 그들 사이에 형성되고, 액상의 작동 유체가 모세관력에 의해 상기 응축부로부터 상기 증발부로 이동하는 통로를 형성하는 액상 채널을 포함하고, 상기 작동 유체는, 아세톤과 하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbon)의 혼합물을 포함하는, 베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체를 제공한다.

Description

베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체{VAPOR CHAMBER AND WORKING FLUID USED THEREFOR}
본 발명은 베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체에 관한 것이다.
일반적으로, 베이퍼 챔버는 열전도성이 우수하여 컴퓨터의 CPU와 같이 특정 위치의 발열부를 냉각시키거나, 특정 열을 회수하고자 하는 경우 등 다양한 분야에서 유용하게 적용되고 있다. 이러한, 베이퍼 챔버는 금속소재로 형성된 관형태의 하우징과, 하우징의 내부에 수용되는 작동유체로 구성된다. 따라서, 하우징 일 측에서 열을 가하면, 해당 가열부의 내부 공간에서 작동유체가 증발되고, 증발된 증기는 열이 가해지지 않는 타측으로 신속히 이동하여 응축됨으로써, 가열부(증발부)의 열을 잠열(latent heat) 형태로 응축부에 전달하는 역할을 한다.
스테인리스 및 구리 재질의 베이퍼 챔버는 일반적으로 잠열이 우수하고 친환경적인 증류수를 작동 유체로 사용하고 있으나, 알루미늄의 경우 증류수와의 부식 문제로 사용될 수 없다.
알루미늄에 일반적으로 사용되는 작동 유체는 암모니아 및 아세톤 등이 사용되었으나, 독성 및 인화성 문제 등으로 인하여 특수환경 조건 이외에서는 현재 HFO 및 HFE 계열의 비인화성 작동 유체가 상용화되어 사용 중이다. 그러나 이러한 비인화성 유체들은 증발 잠열이 아세톤 대비 현저히 낮아 열전달 효율이 매우 낮고 상대적으로 많은 양의 유체를 사용해야 하는 단점이 있다.
또한, 베이퍼 챔버 내부 공간을 암모니아 및 아세톤을 사용하는 경우와 비교시 2 ~ 3배 이상 증가시켜야만 최대열전달량을 확보 할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은, 아세톤의 높은 열적 특성은 유지하면서 인화성 문제를 해결함으로써 일반 전자기기류 및 산업분야에 보다 안전하고 효율적인, 베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 베이퍼 챔버는, 제1 구조면을 구비하는 상판; 상기 제1 구조면과 마주하는 제2 구조면을 구비하는 하판; 상기 제1 구조면 및 상기 제2 구조면 중 적어도 하나에 형성되고, 기상의 작동 유체가 열 에너지에 의해 증발부로부터 응축부로 유동하는 통로를 형성하는 기상 채널; 및 상기 제1 구조면 및 상기 제2 구조면 중 적어도 하나 또는 그들 사이에 형성되고, 액상의 작동 유체가 모세관력에 의해 상기 응축부로부터 상기 증발부로 이동하는 통로를 형성하는 액상 채널을 포함하고, 상기 작동 유체는, 아세톤과 하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbon)의 혼합물을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하이드로플루오로카본은, 데카플루오로펜탄을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 작동 유체는, 상기 아세톤 100 중량부에 대하여, 17 내지 25 중량부의 데카플루오로펜탄을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기상 채널과 상기 액상 채널 중 적어도 하나는, 상기 제1 구조면 또는 상기 제2 구조면에 대해 에칭 공정에 의해 형성되는 그루브를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 베이퍼 챔버용 작동 유체는, 베이퍼 챔버 내에서 기화되고 다시 액화되면서 열 에너지를 냉각하는데 사용되는 작동 유체로서, 아세톤; 및 하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbon)을 포함하고, 상기 하이드로플루오로카본은, 1기압 상태에서 끓는 점이 50℃ 내지 60℃ 범위 내인 것일 수 있다.
여기서, 상기 하이드로플루오로카본은, 데카플루오로펜탄을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 작동 유체는, 상기 아세톤 100 중량부에 대하여, 17 내지 25 중량부의 데카플루오로펜탄을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체에 의하면, 상판과 하판 사이에 형성되는 액상 채널 및 기상 채널에서 유동하면서 열을 전달하는 작동 유체가 아세톤과 하이드로플루오로카본의 혼합물로 형성됨에 의해, 아세톤의 높은 열적 특성은 유지하면서 인화성 문제를 해결할 수 있게 한다. 그에 의해, 베이퍼 챔버가 일반 전자기기류 및 산업분야에 보다 안전하고 효율적으로 사용될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버(100)에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 베이퍼 챔버(100)의 조립 상태에서의 구체적 단면도이다.
도 3은 도 2의 베이퍼 챔버(100)의 일 변형예에 따라 제작된 베이퍼 챔버(100')의 분해 사진이다.
도 4는 액상 채널(170) 형성을 위한 윅의 종류를 보인 이미지이다.
도 5는 도 2의 베이퍼 챔버(100)의 다른 변형예에 따라 제작된 베이퍼 챔버(100")에서의 온도 측정 위치에 관한 개념도이다.
도 6은 도 5의 베이퍼 챔버(100")에 실시예에 따른 작동 유체를 주입하여 측정된 온도 분포를 보인 그래프이다.
도 7은 도 5의 베이퍼 챔버(100")에 비교예에 따른 작동 유체를 주입하여 측정된 온도 분포를 보인 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예에서 파워에 따른 열저항을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베이퍼 챔버 및 그에 사용되는 작동 유체에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1을 참조하면, 베이퍼 챔버(100)는, 크게 상판(110)과 하판(130)이 결합되어 구성된다.
상판(110)과 하판(130)은 각기 직사각형 형태의 플레이트로 구성될 수 있다. 그들은 금속 재질로서, 예를 들어 알루미늄, 스테인레스스틸, 티타늄, 구리 등으로 제작될 수 있다. 상판(110)과 하판(130)은 서로 적층 결합되는 것으로서, 서로 동일한 사이즈와 형태를 가질 수 있다.
상판(110)과 하판(130)에서 서로 마주보는 면은 각기 제1 구조면(111)과 제2 구조면(131)이 된다. 이들 중 적어도 하나에는 기상 채널(150, 도 2 참조) 등이 프레스, 에칭(etching) 등의 방식에 의해 형성될 수 있다. 상판(110)과 하판(130)에서 외부로 노출되는 면은 각기 제1 노출면(112)과 제2 노출면(132)이라 칭해질 수 있다. 또한, 상판(110)과 하판(130)의 일 코너에서는 주입구 형성부(113,133)가 돌출하게 된다. 이러한 주입구 형성부(113,133)는 기상 채널(150) 등에 작동 유체를 주입한 후에 잘려지게 된다.
이러한 베이퍼 챔버(100)의 구체적 구조는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 상판(110)과 하판(130)의 접합을 위해서는, 제1 노출면(112)과 제2 노출면(132)의 가장자리를 따라서는 용접홈(114,134)이 형성된다. 용접홈(114,134)은 상판(110)과 하판(130)에 대한 에칭 등의 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 용접홈(114,134)에 대해 레이저를 조사함에 의해, 상판(110)과 하판(130)은 서로 간에 용접에 의해 접합될 수 있다. 이러한 용접 접합에 의해, 용접점과 그 주변의 열변형을 최소화하여 용접성을 높이는 것과 동시에 열변형으로 인한 상판(110) 및 하판(130)의 소성변형(연질화)을 억제하여, 박형인 베이퍼 챔버(100)의 강성을 원형 그대로 유지하여 기존 대비 높은 텐션을 유지할 수 있게 된다.
제1 구조면(111)과 제2 구조면(131)에 대한 에칭에 의해서는, 기상 채널(150)과 액상 채널(170)이 형성될 수 있다. 기상 채널(150)과 액상 채널(170)은 서로 나란한 상태로 교대로 배열될 수 있다. 본 실시예에서 기상 채널(150)은 4개이고, 액상 채널(170)은 한 쌍의 기상 채널(150) 사이에 각기 배치되는 3개로 구비되어 있다.
기상 채널(150)은 제1 구조면(111)과 제2 구조면(131)에 대한 에칭에 의해 형성되는 공간이다. 제1 구조면(111)과 제2 구조면(131)에 대한 에칭 깊이는 서로 동일할 수 있다. 이 공간은 기상의 작동 유체가 열 에너지에 의해 증발부(EZ, 도 3 참조)로부터 응축부(CZ, 도 3 참조)로 유동하는 통로가 된다.
기상 채널(150) 내에는 간격유지 돌기(115,135)가 형성될 수 있다. 간격유지 돌기(115,135)는 기상 채널(150)에 대한 에칭 공정에서, 에칭되지 않은 부분으로 형성될 수 있다. 간격유지 돌기(115,135)는 각기 상판(110) 또는 하판(130)에 형성되고, 서로 동일한 높이를 가질 수 있다. 간격유지 돌기(115,135)는 기상 채널(150) 내부의 진공에 의해 내부를 향해 작용하는 외부력에 상판(110)과 하판(130)이 서로를 향해 압축되는 것을 제한하여 기상 채널(150)이 그 형상을 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. 본 도면에서 간격유지 돌기(115,135)는 개념적으로 표현된 것이고, 그의 구체적 형태는 도 3을 참조할 수 있다.
기상 채널(150) 중 최외곽 채널은 외곽방열 채널(155)이라 칭해질 수 있다. 외곽방열 채널(155)에서는 기상의 작동 유체가 열에너지를 외부로 효과적으로 방출할 수 있게 된다. 이러한 열 방출의 극대화를 위해, 외곽방열 채널(155)은 최외곽 채널 중에 적어도 일 부분을 차지할 수 있다.
액상 채널(170) 역시 제1 구조면(111)과 제2 구조면(131)에 대한 에칭에 의해 형성되는 공간이다. 액상 채널(170)의 경우에도, 제1 구조면(111)과 제2 구조면(131)에 대한 에칭 깊이는 서로 동일할 수 있다. 이 공간은 액상의 작동 유체가 모세관력에 의해 응축부(CZ)로부터 증발부(EZ)로 복귀하는 통로를 형성하게 된다. 이러한 모세관력의 원활한 작용을 위해서, 기상 채널(150)보다는 작은 폭의 그루브를 갖게 된다. 이러한 모세관력에 의해, 액상의 작동 유체는 중력에 관계없이 그루브 내를 이동할 수 있게 된다. 본 실시예에서 하나의 액상 채널(170)에는 2개 내지 5개의 그루브가 형성되어 있다.
이제, 도 3을 참조하여, 실제 제작된 제품인 베이퍼 챔버(100')를 예로 들어 추가적인 구조를 설명한다.
도 3을 참조하면, 상판(110)과 하판(130)이 각기 네 개의 변을 갖는 사각형일 때, 외곽방열 채널(155)은 상판(110) 또는 하판(130)의 네 개의 변에 대해 최외곽 채널의 전부를 차지할 수 있다. 그에 의해, 액상 채널(170)은 외곽방열 채널(155)에 의해 둘러싸인 영역 내에 섬처럼 존재하게 된다. 이로 인해, 각 변에 위치하는 외곽방열 채널(155)에서 기상의 작동 유체가 가진 열 에너지가 효과적으로 외부로 방출될 수 있다.
간격유지 돌기(115,135)는 기상 채널(150) 내에 복수 개로 구비될 수 있다. 간격유지 돌기(115,135)는 대체로 원기둥 형태, 사각기둥 형태, 반구 형태 등의 형상을 가질 수 있다. 이러한 간격유지 돌기(115,135)들은 일 방향을 따라서 지그 재그 형태, 또는 격자 형태로 배열될 수 있다. 그에 의해, 기상의 작동 유체는 기상 채널(150)이 연장되는 방향에 구속되지 않고, 그 방향에 교차하는 방향으로도 확산될 수 있다. 또한, 간격유지 돌기(115,135)는 연속적으로 연장되는 벽이 아니라 원기둥 등의 단속적인 형태를 가지기에, 벽을 형성하는 방식보다 많은 공간을 확보할 수 있게도 한다.
이상과 달리, 액상 채널(170)은 윅(wick)에 의해 형성될 수도 있다. 도 4를 참조하면, 윅은 섬유, 소결체, 또는 메쉬의 형태를 가질 수 있다. 섬유로는 실리카 섬유나 아라미드 섬유가 사용될 수 있다. 메쉬로는 스테인레스스틸이 사용될 수 있다. 스테인레스스틸은 소결체로서도 사용될 수 있다.
이제, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 기상 채널(150)과 액상 채널(170) 내에서 열 방출을 위해 유동하는 작동 유체에 대해 설명한다.
작동 유체는 아세톤(C3H6O)을 기반으로 하는 혼합물이다. 아세톤에 대해 혼합되는 물질은, 하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbon)이다. 구체적으로는, 하이드로플루오로카본 중에서 데카플루오로펜탄(Decafluoropentane, C5H2F10)이 아세톤과 혼합될수 있다.
데카플루오로펜탄의 선정은 그의 끓는 점도 고려된 것이다. 아세톤과 혼합될 성분은 아세톤의 끓는 점과 유사한 것이 바람직하다. 이는 혼합물이 일정 온도에서 함께 기화되고, 또한 액화될 수 있게 해준다. 구체적으로, 아세톤의 끓는 점은 1 기압 상태에서 55 내지 57 ℃이다. 이를 고려하면, 하이드로플루오로카본의 끓는 점은 1기압 상태에서 50 내지 60 ℃ 범위 내인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 하이드로플루오로카본의 끓는 점은 아세톤의 끓는 점의 5% 범위 내일 수 있다. 데카플루오로펜탄의 끓는 점은 55 ℃로서 이러한 기준에 부합한다.
데카플루오로펜탄으로는, 구체적으로 버트럴(Vertrel) XF(이하 'XF'라고도 한다)가 사용될 수 있다. 버트럴 XF는 미국 소재 화학회사인 켐오즈 컴퍼니(Chemours Company)에 의해 제조된 특수 용액이다. XF는 데카플루오로펜탄을 최소 99.9 중량% 함유하고 있고, 끓는 점은 55℃이며, 표면장력은 0.0141 N/m이다.
작동 유체에 있어서, 아세톤과 데카플루오로펜탄의 조성비는 다음과 같다. 구체적으로, 아세톤 100 중량부에 대하여, 데카플루오로펜탄은 17 내지 25 중량부가 혼합된다. 데카플루오로펜탄이 26 중량부를 초과하여 혼합되는 경우에, 작동 유체는 인화성의 문제가 발생할 수 있음을 본 발명자는 확인하였다.
위의 조성비에 따른 작동 유체의 작동 특성은 실험을 통해 확인되었다. 구체적으로, 실시예에 따른 작동 유체는 아세톤 100 중량부에 대해 데카플루오로펜탄이 20 중량부가 혼합된 것이다. 그에 반해, 비교예에서는 아세톤 100 중량부에 대해 데카플루오로펜탄이 16 중량부로 혼합된 것이다.
이들을 각기 베이퍼 챔버 내에 주입하여 방열 실험을 한 결과는 표 1 및 표 2와 같다. 표 1은 실시예에 대한 실험 결과이고, 표 2는 비교예에 대한 실험 결과이다. 각 표에는, 도 5에서 표시된 바와 같이, 베이퍼 챔버(100")의 상판(110)에 대응하는 15개의 지점(1 내지 15)에서의 온도 측정 값이 나타나 있다. 여기서, 베이퍼 챔버(100")는 앞선 실시예의 베이퍼 챔버(100)와 대체로 동일한 것이나, 적용 대상에 상응하여 길쭉한 형태를 갖는 것이다. 아래 표에서 자연 대류는 베이퍼 챔버(100")가 냉각팬이 작동하지 않는 상태에 놓여있는 경우인 반면, 강제 대류는 그가 냉각팬이 작동하는 환경에 놓인 상태를 말한다.
자연 대류 강제 대류
온도측정 아세톤 아세톤+XF 온도 증감 아세톤 아세톤+XF 온도 증감
T/C 1 121.1 117.9 -3.2 96.0 88.5 -7.5
T/C 2 122.3 119.6 -2.7 96.7 89.0 -7.7
T/C 3 125.5 121.0 -4.5 97.9 90.2 -7.7
T/C 4 125.1 122.5 -2.6 99.2 91.5 -7.7
T/C 5 112.2 109.7 -2.5 87.1 79.8 -7.3
T/C 6 111.5 109.3 -2.2 86.8 79.5 -7.3
T/C 7 121.6 115.7 -5.9 93.3 85.0 -8.3
T/C 8 126.7 120.5 -6.2 97.8 89.4 -8.4
T/C 9 132.9 125.1 -7.8 96.6 88.3 -8.3
T/C 10 132.0 124.6 -7.4 96.1 88.2 -7.9
T/C 11 111.4 109.3 -2.1 85.0 77.5 -7.5
T/C 12 110.8 108.2 -2.6 84.4 76.8 -7.6
T/C 13 105.8 104.3 -1.5 80.9 75.2 -5.7
T/C 14 104.5 92.9 -11.6 80.4 72.2 -8.2
T/C 15 95.9 102.6 6.7 61.4 67.8 6.4
표 1 및 도 6을 참조하면, 실시예에서 작동 유체는 아세톤 자체만으로 이루어진 경우에 비해, 아세톤 100 중량부에 XF가 20 중량부로 혼합된 경우에 14개 지점에서 온도가 감소된 결과를 보였다. 이는 자연 대류와 강제 대류 모두에서 마찬가지이다. 15번 지점에서는 그들과 달리 온도가 증가하기는 하였으나, 이는 1 내지 14번 지점의 열이 15번 지점으로 효과적으로 이동됨에 따라 온도가 올라간 것이다.
자연 대류 강제 대류
온도측정 아세톤 아세톤+XF 온도 증감 아세톤 아세톤+XF 온도 증감
T/C 1 121.1 134.4 13.3 96.0 110.3 14.3
T/C 2 122.3 137.6 15.3 96.7 109.8 13.1
T/C 3 125.5 138.7 13.2 97.9 110.1 12.2
T/C 4 125.1 138.7 13.6 99.2 112.4 13.2
T/C 5 112.2 124.3 12.1 87.1 101.0 13.9
T/C 6 111.5 123.8 12.3 86.8 97.7 10.9
T/C 7 121.6 134.2 12.6 93.3 105.8 12.5
T/C 8 126.7 140.7 14.0 97.8 111.5 13.7
T/C 9 132.9 147.4 14.5 96.6 109.4 12.8
T/C 10 132.0 149.2 17.2 96.1 107.2 11.1
T/C 11 111.4 127.0 15.6 85.0 95.6 10.6
T/C 12 110.8 127.4 16.6 84.4 94.5 10.1
T/C 13 105.8 121.1 15.3 80.9 91.4 10.5
T/C 14 104.5 120.2 15.7 80.4 90.5 10.1
T/C 15 95.9 110.3 14.4 61.4 73.1 11.7
표 2 및 도 7을 참조하면, 비교예에서 작동 유체는 아세톤 자체만으로 이루어진 경우에 비해, 아세톤 100 중량부에 XF가 16 중량부로 혼합된 경우에 15개 지점 에서 측정된 온도가 모두 증가된 결과를 보였다. 이는 자연 대류와 강제 대류에서 모두 마찬가지이다. 비교예의 경우에는, 작동 유체가 비인화성인 점에서는 바람직한 점이 있으나, 열 성능이 10 내지 15% 감소되는 문제가 있다.
이상의 실험으로부터, 실시예와 비교예의 최대열전달량을 산출하면 도 8과 같다.
최대열전달량은 베이퍼챔버 내부의 작동유체가 증발/응축을 하면서 발열체의 열을 주변으로 전달 시킬 수 있는 열이송량의 최대치를 의미한다. 이를 확인하는 일반적인 방법은 열저항이 급격히 변하는 지점을 확인 하는 것이다. 열저항(Thermal Resistance)이란 발열체와 베이퍼챔버 표면의 온도차를 발열량(W)으로 나눈 값으로 표현된다.
베이퍼챔버의 열저항 값은 거의 일정한 값을 가지는데, 입열량이 너무 높아 작동유체가 모두 기화되어 모두 기체로 변화되면 열저항 값이 급격히 변하는 지점이 발생한다. 이 지점을 드라이아웃 지점으로 표현하고, 그전 단계의 값을 최대 열전달량 값으로 표현한다.
도 8에서 알 수 있듯이, 아세톤의 최대 열전달량은 1,500 W/㎡로 가장 높다. 실시예의 최대 열전달량은 1,200 내지 1,300 W/㎡ 수준인 반면, 비교예의 최대열전달량은 약 50% 가량 감소된 700 W/㎡ 수준으로 확인되었다.
추가로, 실시예는 아세톤 자체보다 큰 모세관력을 갖기도 한다. 실험 결과, 아세톤의 모세관력 높이는 300 mm인 반면에, 실시예에서는 350 내지 400 mm로 측정되었다.
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상기와 같은 베이퍼 챔버는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100,100'100": 베이퍼 챔버 110: 상판
130: 하판 150: 기상 채널
170: 액상 채널

Claims (7)

  1. 제1 구조면을 구비하는 상판;
    상기 제1 구조면과 마주하는 제2 구조면을 구비하는 하판;
    상기 제1 구조면 및 상기 제2 구조면 중 적어도 하나에 형성되고, 기상의 작동 유체가 열 에너지에 의해 증발부로부터 응축부로 유동하는 통로를 형성하는 기상 채널; 및
    상기 제1 구조면 및 상기 제2 구조면 중 적어도 하나 또는 그들 사이에 형성되고, 액상의 작동 유체가 모세관력에 의해 상기 응축부로부터 상기 증발부로 이동하는 통로를 형성하는 액상 채널을 포함하고,
    상기 작동 유체는, 아세톤과 하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbon)의 혼합물을 포함하고,
    상기 하이드로플루오로카본은, 데카플루오로펜탄을 포함하며,
    상기 작동 유체는, 상기 아세톤 100 중량부에 대하여, 17 내지 25 중량부의 데카플루오로펜탄을 포함하는, 베이퍼 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기상 채널과 상기 액상 채널 중 적어도 하나는,
    상기 제1 구조면 또는 상기 제2 구조면에 대해 에칭 공정에 의해 형성되는 그루브를 포함하는, 베이퍼 챔버.
  3. 베이퍼 챔버 내에서 기화되고 다시 액화되면서 열 에너지를 냉각하는데 사용되는 작동 유체로서,
    아세톤; 및
    하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbon)을 포함하고,
    상기 하이드로플루오로카본은,
    1기압 상태에서 끓는 점이 50℃ 내지 60℃ 범위 내인 데카플루오로펜탄을 포함하고,
    상기 작동 유체는,
    상기 아세톤 100 중량부에 대하여, 17 내지 25 중량부의 데카플루오로펜탄을 포함하는, 베이퍼 챔버용 작동 유체.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005337612A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Sony Corp 冷却装置および表示装置
JP2019032155A (ja) * 2009-07-28 2019-02-28 アルケマ フランス 熱伝達方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100633922B1 (ko) * 2003-11-27 2006-10-16 엘에스전선 주식회사 판형 열전달 장치
WO2007114497A1 (ja) * 2006-04-06 2007-10-11 Asahi Glass Company, Limited 潜熱輸送装置用作動液および潜熱輸送装置の作動方法
CN107289802A (zh) * 2017-06-21 2017-10-24 杭州瀚亨实业有限公司 一种超薄热管及其制作方法
US10935325B2 (en) * 2018-09-28 2021-03-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Two-phase thermodynamic system having a porous microstructure sheet with varying surface energy to optimize utilization of a working fluid
KR20200056916A (ko) * 2018-11-15 2020-05-25 주식회사 씨지아이 무방향성 베이퍼 챔버
TWI763989B (zh) * 2019-04-12 2022-05-11 雙鴻科技股份有限公司 可撓動之均溫板
TWI819157B (zh) * 2019-11-29 2023-10-21 秦文隆 超薄型均溫板及其製造方法
CN110966882B (zh) * 2019-12-17 2022-04-05 广州视源电子科技股份有限公司 一种均温板、均温板的制备方法及电子设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005337612A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Sony Corp 冷却装置および表示装置
JP2019032155A (ja) * 2009-07-28 2019-02-28 アルケマ フランス 熱伝達方法

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